市場の圧力により、管メーカーは厳しい品質基準を遵守しながら生産性を高める方法を模索する必要に迫られており、最適な検査方法とサポート システムを選択することがこれまで以上に重要になっています。多くの管メーカーは最終検査に依存していますが、多くの場合、製造プロセスのさらに上流で検査を行って、欠陥のある材料やプロセスを早期に検出しています。これにより、スクラップが削減されるだけでなく、欠陥のある材料の処理に関連するコストも削減されます。このアプローチは最終的に収益性の向上につながります。これらの理由から、工場に非破壊検査 (NDT) システムを追加することは経済的に合理的です。
材料の種類、直径、壁の厚さ、プロセス速度、チューブの溶接または成形方法などの多くの要因によって、最適な試験が決まります。これらの要因は、使用する検査方法の特徴の選択にも影響します。
渦電流検査 (ET) は多くのパイプ用途で使用されます。これは比較的低コストの試験で、通常肉厚 0.250 インチまでの薄肉パイプ用途に使用できます。磁性材料および非磁性材料に適しています。
センサーまたはテスト コイルは、ラップアラウンドとタンジェンシャルの 2 つの基本カテゴリに分類されます。エンサークルコイルはチューブの断面全体を検査しますが、タンジェンシャル コイルは溶接領域のみを検査します。
ラップアラウンド コイルは、溶接ゾーンだけでなく、入ってくるストリップ全体の欠陥を検出します。直径 2 インチ未満のサイズをテストする場合に効果的である傾向があります。また、パッドのドリフトにも耐性があります。主な欠点は、入ってくるストリップをミルに通す際に、テスト コイルに通すために追加の手順と特別な注意が必要なことです。また、テスト コイルが直径にぴったりとフィットしている場合、溶接に失敗するとチューブが開いて、テスト コイルが損傷する可能性があります。
接線コイルは、チューブの円周の小さな部分を検査します。大口径のアプリケーションでは、ラップアラウンドコイルよりも接線コイルを使用すると、一般に信号対雑音比(バックグラウンドの静的信号に対するテスト信号の強さの尺度)が向上します。また、接線コイルはネジを必要とせず、ミルの外での校正が容易です。欠点は、溶接ゾーンのみをチェックすることです。大口径のパイプに適しており、溶接位置が適切であれば小型サイズにも使用できます。制御されている。
どちらのコイル タイプでも、断続的な不連続性をテストできます。ボイドまたは不一致テストとも呼ばれる欠陥テストでは、溶接部と母材の隣接部分を継続的に比較し、不連続性によって引き起こされる小さな変化に敏感です。ほとんどの圧延機アプリケーションで使用される主な方法であるピンホールやジャンプ溶接などの短い欠陥の検出に最適です。
2 番目のテストである絶対法では、冗長な欠陥が見つかりました。この最も単純な形式の ET では、オペレータが良好な材料上でシステムのバランスを電子的に調整する必要があります。一般的な連続的な変化を検出することに加えて、壁の厚さの変化も検出します。
これら 2 つの ET 法は特に面倒な操作はなく、本器に装備されていれば 1 つのテストコイルで同時に使用することができます。
最後に、テスターの物理的な位置が重要です。周囲温度やミルの振動 (チューブに伝わる) などの特性が配置に影響を与える可能性があります。テスト コイルをはんだボックスの近くに配置すると、オペレーターはんだ付けプロセスに関する情報をすぐに得ることができます。ただし、温度耐性センサーや追加の冷却が必要になる場合があります。テスト コイルをミルの端の近くに配置すると、サイジングまたは成形プロセスによってもたらされた欠陥を検出できます。ただし、この位置ではセンサーがカットオフ システムに近づき、鋸引きやせん断中の振動を検出する可能性が高くなるため、誤検知の可能性が高くなります。
超音波試験 (UT) では、電気エネルギーのパルスを使用し、それを高周波音響エネルギーに変換します。これらの音波は、水や工場冷却液などの媒体を介して試験対象の材料に伝達されます。音には指向性があります。センサーの向きによって、システムが欠陥を探すのか壁の厚さを測定するのかが決まります。一連のトランスデューサーで溶接ゾーンの輪郭を作成できます。UT メソッドはチューブの壁の厚さによって制限されません。
UT プロセスを測定ツールとして使用するには、オペレーターはトランスデューサーがチューブに対して垂直になるようにトランスデューサーの向きを変える必要があります。音波は外径からチューブに入り、内径で反射してトランスデューサーに戻ります。システムは飛行時間 (音波が外径から内径まで伝わるのにかかる時間) を測定し、その時間を厚さの測定値に変換します。工場の条件に応じて、このセットアップでは壁厚を ± 0.001 インチの精度で測定できます。
材料の欠陥を見つけるために、オペレータはトランスデューサを斜めの角度に配置します。音波は OD から入り、ID に伝わり、反射して OD に戻り、そこから壁に沿って進みます。溶接の不連続性により音波が反射します。同じ経路をたどってセンサーに戻り、電気エネルギーに変換されて欠陥の位置を示す視覚的な表示が作成されます。信号は欠陥ゲートも通過し、アラームをトリガーしてオペレーターに通知するか、ペイント システムをトリガーして欠陥の位置をマークします。
UT システムは、単一のトランスデューサ (または複数の単結晶トランスデューサ) またはフェーズド アレイ トランスデューサを使用できます。
従来の UT は 1 つまたは複数の単結晶トランスデューサーを使用します。センサーの数は、予想される欠陥の長さ、ライン速度、その他のテスト要件によって異なります。
フェーズド アレイ UT は、本体内で複数のトランスデューサ要素を使用します。制御システムは、溶接領域をスキャンするためにトランスデューサ要素の位置を変更することなく、音波を電子的に制御します。システムは、欠陥の検出、肉厚の測定、溶接部の洗浄の変化の監視など、さまざまなアクティビティを実行できます。これらの検査と測定モードは、実質的に同時に実行できます。重要なのは、アレイが従来の固定位置センサよりも広いエリアをカバーできるため、フェーズド アレイ アプローチでは、ある程度の溶接ドリフトを許容できることです。
3 番目の NDT 方法である磁気漏洩 (MFL) は、大径、厚肉、磁性グレードのパイプの検査に使用されます。石油およびガスの用途に最適です。
MFL は、管または管壁を通過する強力な DC 磁場を使用します。磁場の強度は完全な飽和、つまり磁化力を増加しても磁束密度が大幅に増加しない点に近づきます。磁力線が材料の欠陥に遭遇すると、結果として生じる磁束の歪みにより、磁束が表面から発散したり泡が発生したりする可能性があります。
磁場を通過する単純なワイヤーを巻いたプローブで、このような気泡を検出できます。他の磁気誘導アプリケーションの場合と同様、システムでは、試験対象の材料とプローブの間の相対運動が必要です。この運動は、磁石とプローブのアセンブリをチューブまたはパイプの周囲で回転させることによって実現されます。処理速度を向上させるために、このセットアップでは追加のプローブ (やはり 1 つのアレイ) または複数のアレイを使用します。
回転 MFL ユニットは、縦方向または横方向の欠陥を検出できます。違いは、磁化構造の向きとプローブの設計にあります。どちらの場合も、信号フィルターが欠陥を検出し、ID 位置と OD 位置を区別するプロセスを処理します。
MFL は ET に似ており、この 2 つは相互に補完します。ET は壁厚が 0.250 インチ未満の製品に適しており、MFL はこれより厚い壁厚の製品に使用されます。
UT に対する MFL の利点の 1 つは、理想的ではない欠陥を検出できることです。たとえば、MFL はらせん状の欠陥を簡単に検出できます。このような斜め方向の欠陥は UT で検出できますが、予想される角度に特定の設定が必要です。
このトピックに関する詳細情報に興味がありますか?製造業者協会 (FMA) には、さらに多くの情報があります。著者の Phil Meinczinger と William Hoffmann が、これらのプロセスの原理、機器のオプション、セットアップと使用法に関する情報とガイダンスを 1 日かけて提供します。この会議は、11 月 10 日にイリノイ州エルジン (シカゴ近郊) にある FMA の本部で開催されました。登録はバーチャルおよび対面での参加が可能です。詳細をご覧ください。
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